Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный
Изобретение относится к машиностроению, автомобилестроению, а именно к устройствам для изменения числа оборотов. Вариатор содержит механизм регулирования скорости, выполненный в виде зубчатого дифференциального механизма, привод механизма регулирования скорости, рабочую (4) и балансировочную (5) планетарные рамки, направляющую (11) рамок и корпус (12) вращения рамок. Рамки (4, 5) зацеплены с центральным зубчатым колесом (3) и вместе с ним расположены внутри направляющей (11) рамок. Два планетарных рабочих зубчатых колеса (6, 10) закреплены в рамке (4). Планетарное рабочее зубчатое колесо (6) через карданную передачу (8) и ось (9) прикреплено к корпусу (7) вариатора и вращается относительно рамки (4). Планетарное зубчатое колесо (10) через вторую карданную передачу (8), промежуточные зубчатые колеса (21, 22) и зубчатое колесо (23) соединено с ведомым валом (24) вариатора и обегает вокруг первого планетарного рабочего зубчатого колеса (6). При увеличении оборотов или при регулировке рамки (4, 5) за счет центробежной силы смещаются относительно центра вращения ведущего вала (1). При смещении рамок увеличиваются радиусы вращения планетарных рабочих колес (6, 10) относительно центра вращения ведущего вала (1) и меняется передаточное отношение. Технический результат - увеличение КПД и возможность передачи больших мощностей зубчатой передачи. 12 ил.
Изобретение относится к машиностроению, автомобилестроению, а именно к устройствам для изменения числа оборотов, в частности к бесступенчатым зубчатым планетарным вариатором скорости, и может быть использовано в механизмах, где требуется изменять скорость вращения ведомого вала в заданном диапазоне.
Из аналогов уровня техники известны фрикционные вариаторы скорости, выполненные по соосной схеме и содержащие ведущий вал с двумя установленными на нем раздвижными в осевом направлении коническими колесами, контактирующими с двумя коническими сателлитами, находящимися в контакте между собой и имеющими выпуклое наружное основание, контактирующее соответственно с вогнутой рабочей поверхностью двух наружных колес, раздвижных в осевом направлении и связанных с механизмом регулирования скорости, а также корпус, в котором смонтированы ведущий и ведомый валы.
Недостатком таких вариаторов является то, что в таких вариаторах оси сателлитов вращаются вокруг оси вариатора, что при повышении передаваемой удельной мощности за счет увеличения числа оборотов ведущего вала влечет к возникновению больших центробежных сил, неблагоприятно сказывающихся на работе вариатора.
Из аналогов уровня техники наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков - прототипом может быть принят «фрикционный вариатор скорости», содержащий корпус, ведомый вал, ведущий вал, два конических зубчатых колеса, одно из которых установлено на ведущем валу, по крайней мере, одну пружину, контактирующие с ними конические сателлиты, и, по крайней мере, одно центральное зубчатое колесо, при этом вариатор снабжен элементом, установленным на ведущем валу с возможностью осевого перемещения относительно его, механизмом регулирования скорости, выполненным в виде зубчатого дифференциального механизма, два зубчатых колеса которого имеют одинаковое число зубьев, одно из которых жестко соединено с центральным зубчатым колесом вариатора, и снабжен приводом механизма регулирования скорости (См. описание изобретения №494549, дополнительное к авторскому свидетельству по заявке 09.09.70 (21) 1473321/25-28 от 09.09.1970 г. (51) М. Кл. F16h 15/50, Опубликовано 05.12.75. Бюллетень №45. Дата опубликования описания 20.02.76 (72). Автор изобретения П.С.Владимиров. (71) Заявитель).
В изобретении, принятом за прототип, устранены вышеперечисленные в аналоге недостатки.
Для повышения передаваемой удельной мощности предлагаемый вариатор снабжен втулкой, установленной на ведущему валу с возможностью осевого перемещения относительно него, на втулке свободно смонтированы конические колеса, одно из которых снабжено упором с винтовой поверхностью переменного шага, взаимодействующим с шипом, смонтированным на втулке, оси сателлитов соединены с корпусом вариатора, а одно из центральных колес с вогнутой рабочей поверхностью жестко смонтировано на выходном валу, другое соединено с ним посредством механизма регулирования скорости.
Кроме того, механизм регулирования скорости выполнен в виде зубчатого дифференциального механизма, два центральных колеса которого с одинаковым числом зубьев соединены соответственно с центральными колесами вариатора, одно соединено жестко с колесом, установленным на ведущем валу, другое - посредством винтового соединения и через зубчатые сателлиты, установленные на общей оси в свободно вращающемся водиле, взаимодействует с двумя другими центральными колесами дифференциального механизма, имеющими также одинаковое число зубьев, одно из которых жестко смонтировано в корпусе вариатора, а другое кинематически связано с приводом механизма регулирования скорости.
Такое конструктивное решение за счет увеличения числа оборотов ведущего вала позволяет повысить передаваемую удельную мощность вариатора.
Недостатком изобретения, принятого за прототип, по сравнению с заявляемым изобретением является более низкий КПД по сравнению с заявляемой конструкцией «Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный» и оно не позволяет удерживать передаточное отношение в режиме саморегулирования передаточного отношения от «0» до «50» и возврата передаточного отношения к «0» при прекращении вращении ведущего вала.
Технический результат - увеличение КПД и возможность передачи больших мощностей зубчатой передачи. Передаточные отношения изменяются от «0» до необходимого, а также возможность удержания передаточного отношения в режиме саморегулирования передаточного отношения от «0» до «50» и возврата передаточного отношения к «0» при прекращении вращении ведущего вала.
Технический результат достигается тем, что по сравнению с изобретением, принятым за прототип, известный фрикционный вариатор скорости содержит корпус, ведомый вал, ведущий вал, два конических зубчатых колеса, одно из которых установлено на ведущем валу, по крайней мере, одну пружину, контактирующие с ними конические сателлиты, и, по крайней мере, одно центральное зубчатое колесо, при этом вариатор снабжен элементом, установленным на ведущем валу с возможностью осевого перемещения относительно его, механизмом регулирования скорости, выполненным в виде зубчатого дифференциального механизма, два зубчатых колеса которого имеют одинаковое число зубьев, одно из которых жестко соединено с центральным зубчатым колесом вариатора, и снабжен приводом механизма регулирования скорости, в заявляемом изобретении вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный снабжен планетарными рамками, включающими рабочую и балансировочную рамки, направляющую рамок и корпус вращения рамок, причем рабочая и балансировочная рамки находятся в зацеплении с упомянутым центральным зубчатым колесом и вместе с ним расположены внутри направляющей рамок, смонтированной в корпусе рамок, при этом упомянутый механизм регулирования скорости выполнен в виде зубчатого дифференциального механизма, содержащего упомянутые два конических зубчатых колеса, одно из которых установлено на ведущем валу, а второе смонтировано на корпусе рамок, и контактирующие с ними упомянутые сателлиты, причем второе коническое зубчатое колесо выполнено с возможностью взаимодействия через упомянутые сателлиты с первым коническим зубчатым колесом при угловом смещении корпуса рамок относительно ведущего вала, при этом вариатор снабжен двумя планетарными рабочими зубчатыми колесами, закрепленными на подшипниках в упомянутой планетарной рабочей рамке, причем одно планетарное рабочее зубчатое колесо через карданную передачу и ось закреплено к корпусу вариатора и выполнено с возможностью вращения относительно упомянутой планетарной рабочей рамки, оставаясь при этом не имеющим углового смещения относительно этой оси, а упомянутое второе планетарное зубчатое колесо через вторую карданную передачу, соединенное с ней планетарное промежуточное зубчатое колесо взаимодействует с промежуточным зубчатым колесом, имеющим с ним одинаковое количество зубьев, установленным на оси, закрепленной в корпусе вариатора, и через взаимодействующее с ним зубчатое колесо соединено с ведомым валом вариатора, причем второе планетарное рабочее зубчатое колесо выполнено с возможностью оббегания, путем вращения, вокруг упомянутого первого планетарного рабочего зубчатого колеса, не имеющего углового смещения относительно оси, на которой закреплено, при этом упомянутый привод механизма регулирования скорости содержит упомянутое центральное зубчатое колесо и упомянутый элемент, установленный на ведущем валу с возможностью осевого перемещения относительно его, выполненный в виде зубчатого реечного толкателя, взаимодействующего с упомянутыми сателлитами, а также содержит толкатели, смонтированные на корпусе толкателей, расположенные между корпусом толкателей и корпусом вариатора и через отверстие в корпусе вариатора взаимодействующие с упомянутым реечным зубчатым толкателем, которые выполнены с возможностью осевого перемещения с ним относительно ведущего вала, причем на корпусе толкателей закреплены упомянутые пружины, расположенные между корпусом толкателей и корпусом вариатора, которые выполнены с возможностью удержания передаточного отношения в режиме саморегулирования передаточного отношения от «0» до «50» и возврата передаточного отношения к «0» при прекращении вращении ведущего вала, при этом упомянутые планетарные рабочая и балансировочная рамки снабжены упорами, расположенными с обеих сторон по торцам рамок, выполнены с возможностью ограничения хода рамок, при возврате их в «0» передаточное отношение, причем упомянутые планетарные рабочие зубчатые колеса, а также упомянутые планетарные рабочая, балансировочная рамки, корпус вращения рамок и зубчатый реечный толкатель, выполнены с возможностью вращения относительно ведущего вала и регулировки передаточного отношения.
«Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный» поясняется чертежами на которых изображены:
Фиг.1 - вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный, вид сбоку в разрезе.
Фиг.2 - вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный (сечение А-А на фиг.1).
Фиг.3 - часть карданной передачи.
Фиг.4 - сечение Г-Г на фиг.3.
Фиг.5 - привод механизма регулировки скорости (сечении Б-Б на фиг.1).
Фиг.6 - механизм регулировки скорости, выполненный в виде дифференциального механизма регулировки (сечение В-В на фиг.1).
Фиг.7 - рабочая рамка, вид спереди.
Фиг.8 - рабочая рамка, вид сверху.
Фиг.9 - балансировочная рамка, вид спереди.
Фиг.10 - балансировочная рамка, вид сверху.
фиг.11 - схема, поясняющая работу планетарных рабочих зубчатых колес в корпусе планетарной рабочей рамки, при нулевом передаточном отношении.
фиг.12 - схема, поясняющая работу планетарных рабочих зубчатых колес в корпусе рабочей рамки и балансировочной рамки, при движении планетарных рабочих рамок.
Сущность изобретения.
Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный содержит ведущий вал 1 (фиг.1, 2, 5, 6) и установленное на ведущем валу 1 (фиг.1, 2, 5, 6) коническое зубчатое колесо 2 (фиг.1, 6) дифференциального механизма с жестко закрепленным на нем центральным зубчатым колесом 3 (фиг.1, 2, 11, 12). Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный содержит рабочую рамку 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12) и балансировочную рамку 5 (фиг.1, 2, 9, 10, 12). Вариатор снабжен двумя планетарными рабочими зубчатыми колесами, закрепленными на подшипниках в планетарной рабочей рамке 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12). Планетарное рабочее зубчатое колесо 6 (фиг.1, 2, 11, 12) выполнено вращающимся относительно рабочей рамки 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12) и не имеющим углового смещения относительно корпуса вариатора 7 (фиг.1, 2). Планетарное рабочее зубчатое колесо 6 (фиг.1, 2, 11, 12) через карданную передачу 8 (фиг.1-3) и ось 9 (фиг.1) закреплено к корпусу вариатора 7 (фиг 1, 2) и выполнено с возможностью вращения относительно планетарной рабочей рамки 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12), оставаясь при этом не имеющим углового смещения относительно этой оси 9 (фиг.1). Второе планетарное зубчатое колесо 10 (фиг.1, 11, 12) выполнено с возможностью оббегания, путем вращения, вокруг упомянутого первого планетарного рабочего зубчатого колеса 6 (фиг.1, 2, 11, 12), не имеющего углового смещения относительно оси 9 (фиг.1), на которой закреплено через карданную передачу 8. Вариатор саморегулируемый зубчатый планетарный снабжен планетарными рамками, включающими рабочую рамку 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12), балансировочную 5 (фиг.1, 2, 9, 10, 12), направляющую рамок 11 (фиг.1, 2) и корпус вращения рамок 12 (фиг.1, 2). Рабочая рамка 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12) и балансировочная рамка 5 (фиг.1, 2, 9, 10, 12) находятся в зацеплении с центральным зубчатым колесом 3 (фиг.1, 2, 11, 12) и вместе с ним расположены внутри направляющей рамок 11 (фиг.1, 2), смонтированной в корпусе вращения рамок 12 (фиг.1, 2). Механизм регулирования скорости вариатора выполнен в виде зубчатого дифференциального механизма, который содержит упомянутые два конических зубчатых колеса. Одно коническое зубчатое колесо 2 (фиг.1, 6) установлено на ведущем валу 1 (фиг.1, 6), а второе коническим зубчатое колесо 13 (фиг.1, 2) жестко закреплено на корпусе вращения рамок 12 (фиг.1, 2) и контактируют с сателлитами 14 (фиг.1, 2, 6). Второе коническое зубчатое колесо 13 (фиг.1, 2) выполнено с возможностью взаимодействия через упомянутые сателлиты 14 (фиг.1, 2, 6) с первым коническим зубчатым колесом 2 (фиг.1, 6) при вращении корпуса рамок 12 (фиг.1, 2). Привод механизма регулирования скорости содержит упомянутое центральное зубчатое колесо 3 (фиг.1, 2, 11, 12) и элемент, установленный на ведущем валу 1 (фиг.1, 2, 5, 6) с возможностью осевого перемещения относительно его, выполненный в виде зубчатого реечного толкателя 15 (фиг.1, 5, 6), имеющего упорные подшипники 16 (фиг.1, 5), взаимодействующего с сателлитами 14 (фиг.1, 2, 6), а также содержит толкатели 17 (фиг.1, 5), смонтированные на корпусе толкателей 18 (фиг.1) и расположенные между корпусом толкателей 18 (фиг.1) и корпусом вариатора 7 (фиг.1, 2), которые через отверстие в корпусе вариатора 7 (фиг.1, 2) взаимодействуют с реечным зубчатым толкателем 15 (фиг.1, 5, 6). Толкатели 17 (фиг.1, 5) выполнены с возможностью осевого перемещения с зубчатым реечным толкателем 15 (фиг.1, 5, 6) относительно ведущего вала 1 (фиг.1, 2, 5, 6). На корпусе толкателей 18 (фиг.1) закреплены пружины 19 (фиг.1), расположенные между корпусом толкателей 18 (фиг.1) и корпусом вариатора 7 (фиг.1, 2). Пружины 19 (фиг.1) служат для удержания передаточного отношения в режиме саморегулирования передаточного отношения от «0» до «50» и возврата передаточного отношения к «0» при прекращении вращения ведущего вала 1 (фиг.1, 2, 5, 6). Вариатор саморегулируемый зубчатый планетарный содержит также ограничители хода возврата рамок к «0» передачи 20 (фиг.1), расположенные с обеих сторон по торцам рабочей рамки 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12) и балансировочной рамки 5 (фиг.1, 2, 9, 10, 12), выполненные с возможностью ограничения хода этих рамок, при возврате их в «0» передаточное отношение. Второе планетарное зубчатое колесо 10 (фиг.1, 2, 11, 12) вариатора через вторую карданную передачу 8 (фиг.1-4), соединенное с ней планетарное промежуточное зубчатое колесо 21 (фиг.1) взаимодействует с промежуточным зубчатым колесом 22 (фиг.1), имеющим с ним одинаковое количество зубьев, установленным на оси 9 (фиг.1), закрепленной в корпусе вариатора 7 (фиг.1-3), а затем через взаимодействующее с ним зубчатое колесо 23 (фиг.1) соединено с ведомым валом 24 (фиг.1) вариатора. Вариатор саморегулируемый зубчатый планетарный содержит шлицевое соединение 25 (фиг.1, 5). Зубчатый реечный толкатель 15 снабжен планками фиксирующими 26 (фиг.1, 2, 6). Планетарные рабочие зубчатые колеса 6 (фиг.1, 2, 11, 12) и 10 (фиг.1, 11, 12), а также упомянутые планетарные рабочая рамка 4 (фиг.1, 2, 7, 8, 11, 12) и балансировочная рамка 5 (фиг.1, 2, 9, 10, 12), корпус вращения рамок 12 (фиг.1, 2) и зубчатый реечный толкатель 15 (фиг.1, 5, 6), выполнены с возможностью вращения относительно ведущего вала 1 (фиг.1, 2, 5, 6) и регулировки передаточного отношения.
Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный работает следующим образом.
Крутящий момент, переданный на ведущий вал 1 посредством передаточного центрального зубчатого колеса 3 и зубчатого конического колеса 2 дифференциального механизма, передает крутящий момент через дифференциальный механизм на корпус вращения рамок 12 и на сами рамки рабочую 4 и балансировочную 5. В первоначальном положении или передаточном отношении «0» планетарные рабочие зубчатые колеса 6 и 10 вращаются относительно центра ведущего вала 1 и центр зацепления совмещен с центром ведущего вала 1. При увеличении оборотов, либо при регулировке рамки 4, 5 за счет центробежной силы смещаются относительно центра ведущего вала 1, при этом происходит угловое смещение корпуса рамок 12 относительного ведущего вала 1. При смещении рамок увеличиваются радиусы вращения планетарных рабочих колес 6, 10 относительно центра вращения ведущего вала 1 и меняется передаточное отношение. Планетарное рабочее зубчатое колесо 6 карданной передачей 8 через ось 9 закреплено к корпусу вариатора 7 и не имеет углового смещения относительно оси 9. Планетарное рабочее зубчатое колесо 10 пространственно оббегает (вращается) вокруг планетарного рабочего зубчатого колеса 6. При этом возникающий крутящий момент через вторую карданную передачу 8, планетарное промежуточное зубчатое колесо 21, закрепленное подшипниками 16 в корпусе вращения рамок 12, промежуточное зубчатое колесо 22, имеющее с планетарным промежуточным зубчатым колесом 21 одинаковое количество зубьев, установленное на оси 9, закрепленной в корпусе вариатора 7, и через зубчатое колесо 23 передастся на ведомый вал 24 вариатора. Угловое смещение корпуса вращения рамок 12 относительно ведущего вала 1, т.е. передаточное отношение, регулируется дифференциальным механизмом посредством зубчатого реечного толкателя 15, толкателей 17, пружин 19. При продольном перемещении вдоль ведущего вала 1 зубчатого реечного толкателя 15, по шлицам 25 вместе с толкателями 17, корпусом толкателей 18 через сателлиты 14 происходит угловое смещение корпуса вращения рамок 12 относительного ведущего вала 1. Пружины 19 служат для удержания передаточного отношения при определенных оборотах в режиме саморегулировки и возврата передаточного отношения к «0» при прекращении вращения ведущего вала 1. При принудительной регулировке передаточного отношения пружины 19 не нужны. Планки фиксирующие 26 служат для фиксации зубчатого зацепления реечного механизма регулировки и сателлитов 14. Планетарные рабочие зубчатые колеса 6, 10, а также упомянутые рабочая рамка 4, балансировочная рамка 5, корпус вращения рамок 12 и зубчатый реечный толкатель 15, выполнены с возможностью вращения относительно ведущего вала 1 и регулировки передаточного отношения.
Вариатор саморегулирующий зубчатый планетарный, содержащий корпус, ведомый вал, ведущий вал, два конических зубчатых колеса, одно из которых установлено на ведущем валу, по крайней мере, одну пружину, контактирующие с ними конические сателлиты, и, по крайней мере, одно центральное зубчатое колесо, при этом вариатор снабжен элементом, установленным на ведущем валу с возможностью осевого перемещения относительно его, механизмом регулирования скорости, выполненным в виде зубчатого дифференциального механизма, два зубчатых колеса которого имеют одинаковое число зубьев, одно из которых жестко соединено с центральным зубчатым колесом вариатора, и снабжен приводом механизма регулирования скорости, отличающийся тем, что вариатор снабжен планетарными рамками, включающими рабочую и балансировочную рамки, направляющую рамок и корпус вращения рамок, причем рабочая и балансировочная рамки находятся в зацеплении с упомянутым центральным зубчатым колесом и вместе с ним расположены внутри направляющей рамок, смонтированной в корпусе рамок, при этом упомянутый механизм регулирования скорости, выполненный в виде зубчатого дифференциального механизма, содержит упомянутые два конических зубчатых колеса, одно из которых установлено на ведущем валу, а второе смонтировано на корпусе рамок, и контактирующие с ними упомянутые сателлиты, причем второе коническое зубчатое колесо выполнено с возможностью взаимодействия через упомянутые сателлиты с первым коническим зубчатым колесом при угловом смещении корпуса рамок относительно ведущего вала, при этом вариатор снабжен двумя планетарными рабочими зубчатыми колесами, закрепленными на подшипниках в упомянутой планетарной рабочей рамке, причем одно планетарное рабочее зубчатое колесо через карданную передачу и ось закреплено к корпусу вариатора и выполнено с возможностью вращения относительно упомянутой планетарной рабочей рамки, оставаясь при этом не имеющей углового смещения относительно этой оси, а упомянутое второе планетарное зубчатое колесо через вторую карданную передачу, соединенное с ней планетарное промежуточное зубчатое колесо взаимодействует с промежуточным зубчатым колесом, имеющим с ним одинаковое количество зубьев, установленным на оси, закрепленной в корпусе вариатора, и через взаимодействующее с ним зубчатое колесо соединено с ведомым валом вариатора, причем второе планетарное рабочее зубчатое колесо выполнено с возможностью обегания путем вращения вокруг упомянутого первого планетарного рабочего зубчатого колеса, не имеющего углового смещения относительно оси, на которой закреплено, при этом упомянутый привод механизма регулирования скорости содержит упомянутое центральное зубчатое колесо и упомянутый элемент, установленный на ведущем валу с возможностью осевого перемещения относительно его, выполненный в виде зубчатого реечного толкателя, взаимодействующего с упомянутыми сателлитами, а также содержит толкатели, смонтированные на корпусе толкателей, расположенные между корпусом толкателей и корпусом вариатора и через отверстие в корпусе вариатора взаимодействующие с упомянутым реечным зубчатым толкателем, которые выполнены с возможностью осевого перемещения с ним относительно ведущего вала, причем на корпусе толкателей закреплены упомянутые пружины, расположенные между корпусом толкателей и корпусом вариатора, которые выполнены с возможностью удержания передаточного отношения в режиме саморегулирования передаточного отношения от «0» до «50» и возврата передаточного отношения к «0» при прекращении вращении ведущего вала, при этом упомянутые планетарные рабочая и балансировочная рамки снабжены упорами, расположенными с обеих сторон по торцам рамок, выполнены с возможностью ограничения хода рамок, при возврате их в «0» передаточное отношение, причем упомянутые планетарные рабочие зубчатые колеса, а также упомянутые планетарные рабочая, балансировочная рамки, корпус вращения рамок и зубчатый реечный толкатель выполнены с возможностью вращения относительно ведущего вала и регулировки передаточного отношения.
